Ecology Ocean Acidification Study Notes 2018 | Civil Service Exam

Ecology Ocean Acidification Study Notes 2018 | Civil Service Exam

Ecology Ocean Acidification Study Notes 2018 | Civil Service Exam

Ecology Ocean Acidification Study Notes 2018 | Civil Service Exam

Ecology Ocean Acidification Study Notes 2018 | Civil Service Exam

When carbon dioxide is absorbed by seawater, chemical reactions occur that reduce seawater pH, carbonate ion concentration, and saturates states of biologically important calcium carbonate minerals. These chemical reactions are termed as ocean acidification.

  • Continued ocean acidification is causing many parts of the ocean to become undersaturated with these minerals, which are likely to affect the ability of some organisms to produce and maintain their shells.
  • Photosynthetic algae and sea grasses may benefit from higher CO2 conditions.

These reactions cause increase in acidity and lowers availability of carbonate ions.Factors influencing ocean acidification-

Carbon dioxide-

In the past few years it’s observed that the uptake of atmospheric carbon dioxide is occurring at exceedings rate even higher than the natural buffering capacity of the ocean.

  • The acidity of seawater has increased by 26% since about 1850, a rate of change roughly 10 times faster than any time in the last 55 million years.
  • Current pH of oceans is about 8.0 i.e basic and it is nearly impossible, chemically for all of it to actually become a pH less than 7.0.

Why do we therefore refer to ‘ocean acidification’?

Because acidification is the direction of travel, the trend, regardless of the starting point. Acidification refers to lowering pH from any starting point to any end point on the pH scale.

Acid rain- it has major effect on ocean acidification locally and regionally but very small globally

Eutrophication- it leads to large plankton blooms, and when the blooms collapse and sink to the seabed the subsequent respiration of bacteria decomposing the algae leads to decrease in sea water oxygen and an increase in CO2.

Effects of Ocean Acidification-

Impacts on ocean calcifying organisms-

As ocean pH falls, the concentration of carbonate ion required for saturation to occur increases, and when carbonate becomes undersaturated, structures made of calcium carbonate are vulnerable to dissociation

Other biological impacts-

Aside from slowing and/or reversing of calcification, organisms may suffer other adverse effects, either indirectly through negative impacts on food resources, or directly as reproductive or physiological effects.

Non biological impacts-

Ocean acidification in future will lead to significant decrease in the burial of carbonate sediments for several centuries, and even the dissolution of existing carbonate sediments.

Impact on human industry-

The threat of acidification includes a decline in commercial fisheries and in the Arctic tourism industry and economy.

Mitigation- reducing CO2, promoting government policies to cap CO2 emissions, eliminate offshore drilling, by advocating for energy efficiency and alternative energy sources such as wind power, solar etc.

जब कार्बन डाइऑक्साइड समुद्री जल के द्वारा अवशोषित कर ली जाती है, तो कुछ रासायनिक अभिक्रियाएँ उत्पन्न होती हैं जो समुद्री जल के ph मान को कम कर देती हैं, आयन सांद्रता को कार्बोनेट में बदलती हैं तथा जैविक रूप से महत्वपूर्ण कैल्शियम कार्बोनेट खनिज पदार्थों की अवस्थाओं  को संतृप्त करती हैं | ये रासायनिक अभिक्रियाएँ सागरीय अम्लीकरण के रूप में परिभाषित की जाती हैं |

  • निरंतर हो रहा  सागरीय अम्लीकरण इन खनिजों के साथ महासागर के कई भागों के अवसंतृप्त होने की वजह बन रहा है, जो कुछ जीवों के आवरण निर्माण तथा उन्हें बनाए रखने की उनकी योग्यता को प्रभावित कर सकता हैं |
  • प्रकाश संश्लेषित शैवाल तथा समुद्री घास उच्च कार्बन डाइऑक्साइड की स्थिति से लाभान्वित हो सकते हैं |

ये अभिक्रियाएँ अम्लता में वृद्धि करती हैं तथा कार्बोनेट आयन की उपलब्धता को कम करती हैं |

सागरीय अम्लीकरण को प्रभावित करने वाले कारक :

कार्बन डाइऑक्साइड :

पिछले कुछ वर्षों में ऐसा देखा गया है कि वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड  की तेजता अत्यधिक दर पर उत्पन्न हो रही है, यहाँ तक कि सागरों की प्रतिरोधक क्षमता से भी अधिक |

  • 1850 से अबतक समुद्री जल की अम्लता 26 प्रतिशत तक बढ़ गयी है, यह वृद्धि पिछले 55 मिलियन वर्षों में किसी भी समय की तुलना में 10 गुणा अधिक तेजी से  हुई है |
  • महासागरों का वर्तमान ph 8.0 है अर्थात् क्षारीय,  तथा इन सभी के लिए रासायनिक रूप से 7.0 से कम ph हो पाना लगभग असंभव है |

क्यों हम अतेव इसे सागरीय अम्लीकरण कहते हैं ?

क्योंकि अम्लीकरण आरम्भ बिंदु पर ध्यान दिए बगैर यात्रा, प्रवृत्ति की दिशा है | अम्लीकरण  ph स्केल पर किसी भी आरम्भ बिंदु से अंतिम बिंदु तक ph के कम होने को संदर्भित करता है |

अम्लीय वर्षा : स्थानीय तथा क्षेत्रीय स्तर पर सागरीय अम्लीकरण पर इसका प्रमुख प्रभाव होता है किन्तु विश्व स्तर पर कम प्रभाव होता है |

सुपोषण : इसकी वजह से विशाल प्लवक प्रस्फुटन होते हैं, तथा जब ये प्रस्फुटन ढहते हैं तथा समुद्र तल में डूब जाते हैं तो शैवाल को अपघटित करने वाले जीवाणुओं की उत्तरवर्ती श्वसन क्रिया समुद्री जल के ऑक्सीजन में कमी तथा कार्बन डाइऑक्साइड  में वृद्धि की वजह बनती है |

सागरीय अम्लीकरण के प्रभाव

महासागर के कंकाल निर्माता जीवों पर प्रभाव :

जैसे ही महासागर का ph मान कम होता है, संतृप्ति के उत्पन्न होने के लिए आवशक कार्बोनेट आयन बढ़ जाते हैं, तथा जब ये कार्बोनेट आयन संतृप्त हो जाते हैं, कैल्शियम कार्बोनेट से निर्मित संरचनाएं विघटन के लिए सुभेद्य हो जाती हैं |

अन्य जैविक प्रभाव :

कैल्सीकरण के धीमे तथा/ अथवा उल्टा हो जाने के अतिरिक्त, जीव खाद्य संसाधनों पर नकारात्मक प्रभावों के माध्यम से अप्रत्यक्ष अथवा प्रजनन या शारीरिक प्रभावों के माध्यम से प्रत्यक्ष रूप से कई अन्य प्रतिकूल प्रभावों से भी पीड़ित हो सकते हैं|

अजैविक प्रभाव :

भविष्य में सागरीय अम्लीकरण कई शताब्दियों के लिए कार्बोनेट तलछट के दफ़न में कमी का कारण तथा यहाँ तक कि मौजूदा कार्बोनेट तलछट के विघटन की भी वजह बनेगा |

मानव उद्योग पर प्रभाव :

अम्लीकरण का ख़तरा वाणिज्यिक मत्स्यन में तथा आर्कटिक पर्यटन उद्योग एवं अर्थव्यवस्था में पतन को समाविष्ट करता है |

शमन : कार्बन डाइऑक्साइड को कम करना, कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करने के लिए सरकार की नीतियों को बढ़ावा देना, अपतटीय बेधन को समाप्त करना,  ऊर्जा दक्षता तथा वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों जैसे कि पवन ऊर्जा, सौर ऊर्जा आदि को पक्षपोषित करके इसका शमन किया जा सकता है |

Saturation horizons  –

  • The deeper waters in the ocean are naturally more acidic than the upper layers
  • The acidic lower layers of the ocean are separated from upper layers by a boundary called the “saturation horizon”.
  • Above this boundary there are enough carbonates present in the water to support coral communities.
  • Below this boundary calcium carbonate minerals undergo dissolution so organisms here have special mechanisms to protect their calcium carbonate from dissolving.
  • Ocean acidification has lead to the Vertical rising of this horizon so more and more calcifying organisms will be exposed to under saturated water and thus vulnerable to dissolution of their shells and skeletons.
  • Saturation level of calcite and aragonite differs in their depth with calcite level at a greater depth than aragonite, but these horizons have moved closer to the surface presently as compared to the 1800s.

Ocean acidification and the short and long-term fate of carbon in the system-

Long term(>100,000 years) – natural balance is maintained between uptake and release of CO2 on earth.

Eg. CO2 produced by volcanoes (main natural source of CO2) is taken up by the production of organic matter by plants and by rock weathering on land.

Short term(>1,000 years)- ocean has an internal stabilizing feedback which links the ocean carbon cycle to the underlying carbonate rich sediment known as carbonate compensation.

  • Deep oceans are undersaturated and so carbonate dissolves readily and upper layers of ocean are supersaturated with CaCO3 so little dissolution takes place.
  • The depth at which dissolution increases rapidly in the deep ocean is called lysocline.
  • The CaCO3 in the form of dead shells sink to the sea bed, nearly all the The CaCO3 in the form of dead shells sink to the sea bed, thereby not locking the carbon away for millions of years.
  • If it’s of shallow water depth, the majority is buried in the sediment and trapped for a long time.
  • The current increased rate of dissolution of atmospheric CO2 into the ocean results in an imbalance in the carbonate compensation depth(CCD), the depth at which all carbonate is dissolved.
  • With decrease in the pH of ocean the lysocline and the CCD are shallowing, leading to more shell trapped in the sediments to undersaturated conditions causing their dissolution, which will help buffer ocean acidification but over a long time scale of a thousand years.
  • The growth and level of photosynthesis of certain marine phytoplankton and plant species may increase with higher CO2 levels, but this is by no means a general rule.
  • For others, higher CO2 and rising acidity may have either negative or neutral effects on their physiology.
  • Concluding all, some marine plants will be ‘winners’ while others will be ‘losers’ and some may show no signs of change.
  • A reduction in atmospheric CO2 levels is essential to halt ocean acidification before it is too late.

संतृप्ति क्षितिज-

  • महासागरों की गहराई में पाया जाने वाला जल प्राकृतिक रूप से ऊपरी परत के जल से अधिक अम्लीय होता है|
  • महासागर की अम्लीय निचली परतें “संतृप्ति क्षितिज” नामक सीमा के द्वारा ऊपरी परतों से अलग होती हैं |
  • इस सीमा के ऊपर प्रवाल समुदायों को सहारा देने के लिए जल में पर्याप्त कार्बोनेट मौजूद होते हैं |
  • इस सीमा के नीचे कैल्शियम कार्बोनेट खनिज पदार्थ विलयन से गुजरते हैं इसलिए यहाँ के जीवों में विशिष्ट तंत्र पाए जाते हैं  जो उनके कैल्शियम कार्बोनेट को घुलने होने से बचाते हैं |
  • सागरीय अम्लीकरण इस क्षितिज की लम्बरूप वृद्धि की वजह बना है, इसलिए कैल्सीकरण करने वाले अधिक से अधिक जीव कम संतृप्त जल के संपर्क में आयेंगे तथा इसलिए उनके  ढाँचे तथा कंकाल विघटन की चपेट में होंगे |
  • केल्साईट तथा एरेगोनाइट के संतृप्ति स्तर गहराई में भिन्न होते हैं  जहाँ केल्साइट, एरेगोनाइट  की तुलना में अधिक गहराई में संतृप्त होता है , किन्तु 18वी शताब्दी की तुलना में ये क्षितिज अब सतह के पास आ चुके हैं |

सागरीय अम्लीकरण तथा इस तंत्र में कार्बन की अल्पकालीन तथा दीर्घकालीन नियति –

दीर्घकालीन ( >100,000 वर्ष ) –  कार्बन डाइऑक्साइड के उद्ग्रहण तथा मुक्ति के बीच प्राकृतिक संतुलन बना रहता है |

उदाहरण – ज्वालामुखियों (कार्बन डाइऑक्साइड के मुख्य प्राकृतिक स्रोत )  के द्वारा उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड, पादपों द्वारा कार्बनिक पदार्थों के उत्पादन के माध्यम से तथा भूमि पर अपक्षय हो रही चट्टान के द्वारा ग्रहण कर ली जाती है |

अल्पकालीन ( >1000 वर्ष ) – महासागरों में एक आतंरिक स्थिरीकरण पुनर्निवेशन होता है जो सागरीय कार्बन चक्र को अंतर्निहित कार्बन की प्रचुरता वाले तलछट से जोड़ता है, जिसे कार्बोनेट क्षतिपूर्ति के रूप में जाना जाता है |

  • गहरे सागर अवसंतृप्त होते  हैं तथा इसलिए कार्बोनेट आसानी से घुल जाता है तथा सागर की ऊपरी परतें कैल्शियम कार्बोनेट  (CaCO3) से अधिसंतृप्त  होती हैं इसलिए विघटन कम होता है |
  • गहरे महासागर की वह गहराई जिसपर विघटन में तेजी से  वृद्धि होती है, उसे लाइसोक्लाइन कहते हैं |
  • मृत आवरण के रूप में CaCO3 समुद्र के तल में बैठ जाता है, लगभग सभी CaCO3 विघटित हो जाते हैं, इस प्रकार कार्बन को लाखों वर्षों तक नहीं बंद कर पाते |
  • यदि यह उथले पानी की गहराई है, तो अधिकांश मात्रा अवसाद में दफ़न हो जाती  हैं तथा लम्बे समय तक बंद रहती हैं |
  • सागरों में वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के विघटन की वर्तमान वर्धित दर का परिणाम कार्बन क्षतिपूर्ति गहराई में असंतुलन के रूप में होता है, वह गहराई जिसपर सभी कार्बोनेट विघटित हो जाते हैं |
  • सागर की ph मान  में कमी के साथ, लाइसोक्लाइन तथा सीसीडी उथले हो रहे हैं, जो अवसंतृप्त परिस्थितियों में अवसादों में अधिक शैल के फंसने की वजह बन रही है तथा जिससे उनका विघटन हो रहा है, यह विघटन सागर अम्लीकरण के प्रतिरोध में सहायक होगा किंतु इसमें हज़ारों वर्ष का एक लंबा समय लगेगा |
  • कुछ समुद्री पादप प्लवकों की वृद्धि तथा प्रकाश संश्लेषण की सीमा में कार्बन डाइऑक्साइड के उच्च स्तरों  के साथ वृद्धि हो सकती है
  • अन्य के लिए , उच्च कार्बन डाइऑक्साइड तथा बढ़ते अम्लीकरण के प्रभाव उनके जीवतत्व पर या तो नकारात्मक या उदासीन हो सकते  हैं |
  • सभी का निष्कर्ष यह निकलता है कि कुछ समुद्री पौधे जहाँ “विजेता” होंगे तो वहीँ कुछ समुद्री पौधे हार जायेंगे तथा कुछ पौधे ऐसे होंगे जिनपर परिवर्तन का कोई संकेत नहीं दिखेगा |
  • इससे पहले कि बहुत देर हो जाए, वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के स्तरों में कमी  लाना, सागरीय अम्लीकरण को रोकने के लिए आवश्यक है |

 

 

Join Frontier IAS Online Coaching Center to prepare for UPSC/HCS/RAS Civil Service comfortably at your home at your own pace/time.

HCS(Prelims+Mains+Interview)   HCS Prelims(Paper 1+Paper 2)

IAS+HCS Integrated(Prelims+Mains+Interview)    

  RAS+IAS Integrated(Prelims+Mains+Interview)    RAS(Prelims+Mains+Interview)     RAS Prelims     UPSC IAS Prelims      UPSC  IAS (Prelims+Mains+Interview)

Click Here to subscribe Our YouTube Channel

No Comments

Leave a Reply

error: Content is protected !!